【本篇文章由地球科學系 鄭志文教授研究團隊提供】

穿越吕宋海峡的黑潮入侵是一个經典的物理海洋學問題，過往研究中已提出了多種機制來解釋它的形成。本研究則在現有理論的基礎上，根據衛星觀測的海表高度異常，提出了關於吕宋海峡黑潮入侵的全新機制。研究中篩選出了11次由向西傳播的氣旋式渦旋與臺灣東部黑潮所發生的撞擊事件，並發現大約82%的撞擊事件導致了對應的吕宋海峡黑潮入侵。隨後，藉由系統性分析和動力診斷證明的方式，本研究將渦漩撞擊事件與對應的黑潮入侵事件連接了起來，並揭示了背後詳細的物理過程。值得注意的是，相對於過往的理論，研究團隊所發現的是一種從黑潮下游地區（即臺灣以東）反向影響黑潮上游區域的新機制。
 
黑潮是北太平洋的西方邊界流，偶爾在由南往北通過吕宋海峽時會向西流動，當它向西穿越吕宋海峽進入南海北部，這種現象則被稱為黑潮入侵。吕宋海峽黑潮入侵是一個典型的物理海洋學問題，因為它對南海的熱量、動量以及鹽度平衡有著重要貢獻，而受到科學家的關注。過往的研究也提出了多種引發入侵的機制。然而，值得注意的是，之前的這些研究都沒有關注到黑潮下游變化可能對上游的吕宋海峽黑潮入侵造成反向影響。本研究基於1993年到2018年間的海面高度異常和絕對地轉流的長期衛星觀測資料，系统研究了下游發生的氣旋式渦旋與臺灣東部黑潮撞擊事件與上游吕宋海峽黑潮入侵之間的關聯，並揭示了背後詳細的物理過程。
 
研究團隊首先篩選出了11次由向西傳播的氣旋式渦旋與臺灣東部黑潮所發生的撞擊事件，並且藉由撞擊事件下的絕對地轉流合成與氣候狀態之比較，研究團隊發現了兩個明顯的環流特徵(如同圖一)。一個是位於臺灣東部的是氣旋式渦旋與黑潮的撞擊事件，另一個則是與呂宋海峽黑潮入侵有關的典型套流(loop current)結構，該結果顯示出兩個事件之間可能存在動力學連結。在進一步的反向合成分析中，團隊也藉由衛星觀測資料重建出了在渦漩撞擊後呂宋海峽內的套流是如何逐漸形成的過程。


圖一: 衛星長期合成資料顯示，隨著西侵渦漩逐步靠近台灣東岸，位於北南海東北側以及呂宋海峽西側之黑潮套流逐漸成形。

在系統性分析中研究團隊發現，慣性項在連接渦旋撞擊東台灣黑潮事件和對應的呂宋海峽黑潮入侵關鍵作用中提供了進一步的證據。在9次入侵事件中，呂宋海峽下游的慣性項都因為撞擊事件而出現了明顯的下降。當黑潮的經向海流強度大幅下降，黑潮主軸將無法維持原有的動力平衡，導致它在通過呂宋海峽時發生入侵現象。除了系統性分析之外，藉由動力診斷證明，研究團隊也對呂宋海峽黑潮入侵背後的物理機制提供了更詳細的解釋。 相對於過往研究，本研究基於長期衛星觀測資料，首次證明了下游的渦漩撞擊事件與上游的黑潮響應（如黑潮入侵）之間的關係，並系統性地揭示了兩者背後的物理過程。本研究的結果對於理解黑潮動力學和南海環境無疑具有重要意義。
  
原文連結：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1569843222003077?via%3Dihub

本文轉載自國立臺灣師範大學地球科學系研究亮點，連結如下：https://www.es.ntnu.edu.tw/index.php/2023/12/09/20231209_2/